Kiegészítés az Oktatási Hivatal által kidolgozott. Útmutató a pedagógusok minősítési rendszeréhez. felhasználói dokumentáció értelmezéséhez

Útmutató a pedagógusok minősítési rendszeréhez

Kémia

Oktatási Hivatal

Kiegészítés az Oktatási Hivatal által kidolgozott Útmutató a pedagógusok minősítési rendszeréhez felhasználói dokumentáció értelmezéséhez

Kémia Szerzők:

Ruzicska Judit, Szalay Luca A szakmai munka koordinátora:

Antalné Szabó Ágnes

Nyelvi lektor:

Antalné Szabó Ágnes, Sályiné Pásztor Judit Szilvia

A kiadvány az Oktatási Hivatal által a TÁMOP-3.1.5/12-2012-0001 „Pedagógusképzés támogatása” című kiemelt uniós projekt keretében készült. A szakmai tartalom kialakításához hozzájárultak: Kerekes Balázs projektigazgató, Tóth Mária szakmai vezető, Bessenyeiné Tóth Tünde, Pusztai Katalin szakmai szakértők. A kiadvány elektronikus formában a www.oktatas.hu weboldalon kerül közzétételre.

Az emberi erőforrások minisztere által 2014. március 13-án elfogadott kiegészítő tájékoztató anyag.

1


Kémia

Tartalomjegyzék Tartalomjegyzék ........................................................................................................................................2 A) A tanított csoport profilja (kémia) .....................................................................................................3 B) Tematikus terv ...................................................................................................................................6 C) Óraterv .............................................................................................................................................14 D) Feladatlap ........................................................................................................................................23 E)

A kémia, mint természettudomány című kémiaórát követő írásbeli ellenőrzés értékelése ..........25

F)

Reflexió A kémia, mint természettudomány című kémiaórára.......................................................27

G) Óralátogatási napló .........................................................................................................................34


2


A)

Kémia

A tanított csoport profilja (kémia)

A csoport: az X. gimnázium 6 évfolyamos, általános tagozatos 9. c osztályának fele (mivel a kémiát csoportbontásban tanulják)  létszám: 18 fő; a nemek aránya: 8 fiú, 10 lány;  betöltött életkor: 5 tanuló 15 éves; 13 tanuló 14 éves;  a 18 tanulóból 16 fő a főváros négy különböző kerületéből jár az iskolába, ketten az agglomerációból napi beutazók;  érdeklődési körük, olvasottságuk, kulturális tájékozottságuk, továbbtanulási terveik, céljaik a legteljesebben heterogének:  érdeklődési körük inkább humán, mint természettudományos, bár mind a diákoknak, mind szüleiknek fontos, hogy a tanulók minden tantárgyból az adottságaiknak megfelelő legjobb érdemjegyet érjék el;  konkrét és véglegesnek tekintett továbbtanulási céljaik még nincsenek.

A csoport története:  a 18 tanuló 14 különféle általános iskolából érkezett a gimnáziumunk 7. c osztályába;  a csoport 2 éve emelt óraszámban tanul angol nyelvet, amiből heti egy órát amerikai lektor tanár tanít;  a csoport tagjai jó képességűek, de az eddigi eredményeik alapján nem kimagaslóan tehetségesek, illetve érdeklődőek a természettudományos tárgyak területén, bár más tantárgyakból (angol, magyar nyelv és irodalom, történelem) részt vesznek tanulmányi versenyeken;  az idén lettem ennek a 9. c osztálynak az osztályfőnöke, mivel előző osztályfőnökük távozott a pályáról. A pedagógus lépései az osztály megismerése érdekében:  7–8. osztályos korukban tanítottam őket informatikára;  ebben a tanévben biológiát és kémiát tanítok nekik;  tavaly októberben (akkor még osztályfőnök-helyettesként) kétnapos osztálykiránduláson voltam az osztállyal;  a tavalyi projekthéten az Y. szennyvíztisztítóban tettünk látogatást.


3


Kémia

A csoportdinamika működése:  az osztályközösség jó, nincsenek klikkek, a diákok szeretik egymást, szívesen vannak együtt (ami a csoportmunkában, tanulókísérletek során is előny, mivel nem igényel külön energiát az ilyen jellegű problémák kezelése);  a hangadó tanulók jó irányban befolyásolják társaikat: ők a diákönkormányzat vezetői az osztályban, aktívan részt vesznek az iskolai diákönkormányzat munkájában is, és fontos számukra a tanulás;  a tanulók személyes helyzetének értékelése:  a diákok közül ketten küzdenek tanulási nehézségekkel (figyelemzavar), de az általános iskolás korukban fejlesztő foglalkozásokon vettek részt, és ennek köszönhetően most már nincs szükségük az intézményes keretek között történő fejlesztésre;  három gyermeknek nem él az egyik szülője;  négy tanuló él csonka családban;  heten rendszeresen sportolnak.

A pedagógus lépései az osztállyal való megfelelő viszony kialakítása érdekében:  a legfontosabb az őszi osztálykirándulás lesz, ahol a közös tevékenységek során a testnevelő tanár osztályfőnök-helyettes kollégámmal jobban megismerhetjük majd a gyerekeket;  a párhuzamos osztállyal közösen készülünk az iskolánkban minden évben az őszi szünet előtti napon megrendezett akadályverseny és a tökfesztivál lebonyolítására, aminek a megszervezése hagyományosan a kilencedikesek feladata;  az osztállyal közös karácsonyi ünnepséget is tervezünk.

A kémia tantárgy tanításához használt tankönyvek, szaktanterem és IKT-eszközök:  tankönyv és munkafüzet:  Z. W. : Kémia 9. tankönyv és munkafüzet (A. B. Kiadó);  a tankönyvválasztás indoklása:  a tananyag sorrendi felépítése, a fogalmak egymásra épülése logikus;  a tankönyv jól támogatja a diákok otthoni tanulását;  a munkafüzet feladatai alkalmasak sok tanulói kísérlet elvégeztetésekor a megfigyelések rögzítésére, illetve az egyszerűbb számolási feladatok gyakorlásra;  sok, a munkafüzetben lévő feladat alkalmas házi feladatnak, így ezzel, és a füzetük, az elektronikusan küldött segédanyagok és a tankönyv segítségével a tanulók otthon is tudják ellenőrizni a tudásukat;  a tankönyv szép kivitelezésű és esztétikus, a színes képek, ábrák jól szemléltetik a tananyagot, de nem terelik el a figyelmet a lényegről.  szaktanterem és IKT-eszközök: minden kémiaórát vegyi fülkével ellátott és aktív táblával, projektorral felszerelt szaktanteremben tartok, ami tanulókísérletekre is be van rendezve (a gyerekek hármasával tudnak dolgozni), és a tanári asztal is a kísérletek bemutatására van tervezve. Az emberi erőforrások minisztere által 2014. március 13-án elfogadott kiegészítő tájékoztató anyag.

4


Kémia

 digitális tananyag:  az A. B. Kiadó 9. osztályos kémia e-tankönyvének feladatai;  óravázlatok kivetítése ppt-n vagy Smart programban, amelyeket (pdf-formátumba konvertálva) el tudok küldeni e-mailben a hiányzó tanulóknak, illetve témazáró dolgozat előtt (ha kérik a tanulók);  a C. D. Kiadó Kémia 9. CD-je;  animációk bemutatása és olyan kísérletek megtekintése filmeken, amelyeket nem tudunk elvégezni élőben, a következő oktatási segédanyagok felhasználásával:  Sulinet Digitális adatbázis  Realika  YouTube  saját felvételek.  sajnos a digitális interaktív feladatok megoldására kevés idő jut, ezért általában kivetítésre használjuk kémiaórán az aktív táblát (gyakorlóórákon előfordul, hogy egy-egy gyermek oldja meg az interaktív feladatot a táblán, de nem ez a jellemző).  alkalmazott oktatási módszerek:  frontális tanári előadás, elbeszélés, magyarázat, megbeszélés, szemléltetés (képek, ábrák, valós és virtuális modellek, tanári bemutató kísérlet, animációk, szimulációk, filmek stb.)  egyéni és páros feladatmegoldás (tanórai, illetve házi feladatként, nyomtatott és digitális változatban is); kooperatív csoportmunka (pl. csoportos tanulói kísérlet, vetélkedő, szakértői mozaik);  tanulói kiselőadás;  vita;  projektmódszer (ezt főként a projekthét, illetve az arra történő felkészülés során alkalmazom).

Szaktárgyi fejlődés kémiából:  mivel az osztály nem elsősorban természettudományos érdeklődésű, fontos feladat a motiválás (igyekszem a mindennapi élethez kapcsolódó feladatokat megoldatni, illetve kísérleteket elvégeztetni);  a tanév elején az előző két tanév kémia tananyagának felidézése, átismétlése nehezebben megy, mint vártam, úgy tűnik, hogy több tanulónak is szüksége lesz felzárkóztatásra;  az elsődleges cél az, hogy a 10. évfolyam végére a birtokukban legyen olyan kémiatudás, amely segíti a mindennapi életben való eligazodásukat, és megfelelően felkészíti őket a felelős állampolgári magatartásra, továbbá a családjukat, illetve saját életüket érintő, természettudományos műveltséget igénylő döntések meghozatalára;  nagyon szeretném elérni, hogy a csoportból legalább néhány tanuló rendszeresen, a kötelező tananyagon túlmutatóan is foglalkozzon a kémiával, s akár mérettesse meg magát tanulmányi versenyeken is;  e célok eléréséhez a folyamatos felzárkóztatás és a feladatmegoldó verseny segíthet, amelyhez havonta kapnak tőlem feladatsorokat az érdeklődő gyermekek, és felhívtam a figyelmüket a Középiskolai Kémiai Lapok (különböző kategóriákban indított) feladatmegoldó versenyére is. Az emberi erőforrások minisztere által 2014. március 13-án elfogadott kiegészítő tájékoztató anyag.

5


B)

Kémia

Tematikus terv

A pedagógus neve, szakja: X. Y. kémia szakos Az iskola neve: – Műveltségi terület: Ember és természet Tantárgy: kémia A tanulási-tanítási egység témája: A kémia és az atomok világa A tanulási-tanítási egység cél- és feladatrendszere: A kémia eredményei, céljai és módszerei, a kémia tanulásának értelme. Az atomok belső struktúráját leíró modellek alkalmazása a jelenségek/folyamatok leírásában. Neutron, tömegszám, az izotópok és felhasználási területeik megismerése. A relatív atomtömeg és a moláris tömeg fogalmának használata. A kémiai elemek fizikai és kémiai tulajdonságai periodikus váltakozásának értelmezése, az elektronszerkezettel való összefüggések alkalmazása az elemek tulajdonságainak magyarázatakor. A tanulási-tanítási egység helye az éves fejlesztési folyamatban, előzményei: A gimnázium 9. évfolyamának első 6 kémiaórája. Előzménye az általános iskolában, illetve az előző két évfolyamon szerzett kémiatudás. Tantárgyi kapcsolatok: 

Fizika: a természettudományos gondolkodás és a természettudományos megismerés módszerei, kísérletezés, mérés, mérési hiba, atommodellek, színképek, elektronhéj, tömeg, elektromos töltés, Coulomb-törvény, erő, neutron, radioaktivitás, felezési idő, sugárvédelem, magreakciók, energia, atomenergia, eredő erő, elektromos vonzás, taszítás.



Biológia és egészségtan: a természettudományos gondolkodás és a természettudományos megismerés módszerei, biogén elemek.



Történelem, társadalmi és állampolgári ismeretek: II. világháború, a hidegháború.

Osztály: 9. Felhasznált források:  Füzesi

István,

Matula

Ilona,

Moravcsik Csabáné, Szalay Luca: http://www.chem.elte.hu/w/modszertani/fellap.html (utolsó letöltés: 2013. okt. 7.)


Az

ősi

ellenség

(IBST

feladatsor

–

Vízkeménység), 6


Kémia

 Hargitai Zsófia: Áltudományos állítások és módszerek kémiai és biológiai elemzése; szakdolgozat, ELTE Kémiai Intézet, 2012, témavezető: Dr. Riedel Miklós; http://www.kemtan.mke.org.hu/images/stories/letoltesek/okt_segedanyag_nyilt/HargitaiZsofi_Altudomany.pdf (utolsó letöltés: 2013. okt. 7.)  Rákóczi Melinda: A természettudományos vizsgálati módszerek elvén alapuló feladatok a kémiaoktatásban; szakdolgozat, ELTE Kémiai Intézet, 2010, témavezető: Szalay Luca; http://www.kemtan.mke.org.hu/kemia-szakmodszertan/tanuloi-kiserlettervezes.html (utolsó letöltés: 2013. okt. 7.)  Realika Digitális foglalkozásgyűjtemény és oktatásszervezési szoftver: http://realika.educatio.hu/ (utolsó letöltés: 2013. okt. 14.)  Riedel Miklós: Pí-víz és társai (az ELTE Kémiai Intézet „Alkímia ma” előadássorozatában 2009. ápr. 23-án elhangzott előadás diasora; http://nepszerukemia.elte.hu/alkimia_Riedel_09.pdf (utolsó letöltés: 2013. okt. 7.)  Rózsahegyi Márta – Wajand Judit: Látványos kémiai kísérletek (Mozaik Kiadó, Szeged, 1999)  Sipos Pál: Az újabb analitikai módszerek teljesítőképességének beépítése a kémiaórákba (előadás a Szegedi Tudományegyetem és a Magyar Kémikusok Egyesülete által szervezett „Kémiatanárok Nyári Továbbképzése” c. tanfolyamon, 2013. júl. 3.  Sulinet Tudásbázis, Természettudományok, Kémia: http://tudasbazis.sulinet.hu/hu/termeszettudomanyok/kemia ((utolsó letöltés: 2013. okt. 14.)  Kémia tehetséggondozó kurzusok, http://slc.pszk.nyme.hu/course/category.php?id=1 (Az oldalról szabadon, regisztráció nélkül letölthető, utolsó letöltés: 2013. okt. 7.)

Dátum:


7


Óra

1.

A téma bontása

órákra Didaktikai feladatok

Ismerkedés, Év eleji teendők követelmények, (bemutatkozás, bevezetés: a adminisztráció, kémiatanulás célja követelményrendszer ismertetése) Motiválás Diagnosztikus értékelés Házi feladat

Kémia

Fejlesztési területek Ismeretanyag (attitűdök, (fogalmak, készségek, szabályok stb.) képességek) Attitűdfejlesztés: A kémia tanulása és általában a természettudományos műveltség mindenki számára hasznos

Módszerek, munkaformák

Szemléltetés, eszközök

Természettudományos műveltség

Kölcsönös bemutatkozás (frontálisan)

Áltudomány

A követelményrendszer világ megbeszélése (frontálisan)

Névtáblák, ülésrend Áltudományos (filctollak) reklámok (pl. a táblázatban Kinyomtatott szereplők) követelmények, a szövegeinek kapcsolattartás gyűjtése, közös módjai (ragasztó) jellemzőik Az interneten megállapítása olvasható áltudományos reklámszövegekhez hasonló szövegrészlet elemzésére épülő feladatlap

Az anyagi egysége

A tanulók értsék meg, hogy az anyagi világ egységes, bár az egyes természettudományok különböző szempontok alapján vizsgálják Ismerkedés a forráskritika módszereivel, az áltudományos nézetek jellemzőivel


Egy oxigénnel dúsított vizet reklámozó szöveg elemzése (kooperatív pármunka, majd frontális megbeszélés)

Házi feladat

Megjegyzések A szövegelemzés során végzett hibakeresés egyúttal diagnosztikus értékelésként is szolgál. A házi feladat képezi a következő óra kiindulópontját.

Az áltudományokkal Az áltudományokkal kapcsolatos táblázat kapcsolatos táblázat megbeszélése (frontálisan)

8


2.

A kémia, mint A házi természet-tudomány ellenőrzése

feladat A természettudományos gondolkodás Új tananyag: a képességének természetfejlesztése tudományok jellemzőinek és a A természettermészettudományos tudományos vizsgálatok csoportprobléma-megoldás munkában történő lépéseinek tervezése és megismerése kivitelezése képességének A sav, bázis, lúg, fejlesztése indikátor, közömbösítés, a A biztonságos modellfogalom és a kísérletezés tanulói kísérletezés készségének szabályainak fejlesztése ismétlése Attitűdfejlesztés: A tanulói A tudósok kísérletezés és munkájába vetett kísérlettervezés bizalom erősödése gyakorlása A kémia és a Új tananyag: a kémikusok munkája mérési hiba társadalmi Összefoglalás, hasznának rendszerezés elfogadása

Kémia

A természettudományos gondolkodás kritériumai Reprodukálható kísérlet Modellkísérlet

A házi feladat frontális ellenőrzése, a természettudományok és az áltudományok jellemzőinek táblázatos összegyűjtése (frontálisan)

A természetTanári tudományos modellkísérlet: Mi vizsgálatok lépései történik a A tanulói gyomorban a kísérletezés lúgosító itallal? szabályai A természetA mérési hiba tudományos fogalma és típusai vizsgálatok „Egyszerre csak egy lépéseinek megfogalmazása paramétert (frontálisan) változtatunk” elv Kontrolkísérlet Referenciaanyag

Házi feladat


Elkészített feladatok

házi Házi feladat: Válasz a „Mi történne, ha holnapra mindenki A tanári és elfelejtené a tanulókísérletek, kémiát?” kérdésre. valamint az elvégzésükhöz Szorgalmi feladat: szükséges eszközök novellaírás ebben a és anyagok tárgyban

A tanári és tanulói kísérletek kapcsán a sav, bázis, lúg, indikátor, közömbösítés fogalmak ismétlése gyors diagnosztikus értékelésre is alkalmat ad.

A tanulói kísérletezés során betartandó balesetvédelmi és munkabiztonsági szabályok A mérési hibák típusainak szemléltetése a céltáblás analógiával

Kooperatív tanulói kísérlettervezés és kísérlet: Melyik pohárban van több ecet? Ötletbörze: a mérési hiba okainak és típusainak megbeszélése

9


3.

Atomok és részecskék

Kémia

elemi A házi ellenőrzése

feladat A természettudományos gondolkodás Szóbeli értékelés fejlesztése: a (felelet) „scientia A természet- experimentalis” elv alkalmazása tudományos probléma-megoldás („Minden tudásnak a tapasztalatból kell lépéseinek erednie.”) alkalmazása

Az atomokról és az elemi részecskékről az általános iskolában tanultak ismétlése (proton, elektron, atommag, elektronhéj, rendszám, relatív töltés és relatív tömeg)

A részecskeszemlélet és a modellfogalom megerősítése

A gerjesztés fogalmának ismétlése vagy megismerése

Az elemi részecskék tulajdonságainak, atomban való elhelyezkedésének, számának megbeszélése

A neutron, a tömegszám és az izotóp fogalmának megismerése

A részecskeszemlélet, az atommodellek, a proton és elektron tulajdonságainak ismétlése A neutron, a tömegszám és az izotóp fogalmának bevezetése (új tananyag) A rendszám, tömegszám kiszámításának gyakorlása Összefoglalás A kiselőadás témájának kijelölése Házi feladat


A házi feladat A tanári és Házi feladat: A ellenőrzése és tanulókísérletek, tömegszámmal és szóbeli felelet valamint az izotópokkal (frontálisan) elvégzésükhöz kapcsolatos szükséges eszközök gyakorláshoz a Tanári kísérlet és és anyagok tankönyv, a modellkísérlet az munkafüzet, illetve a anyag részecske- Atomokról készült Realika megfelelő természetének felvételek feladatainak bizonyítására bemutatása megoldása Az atommodellek A Realika, illetve a Szorgalmi feladat: fejlődése lépéseinek Sulinet Tudásbázis Analógiák keresése megbeszélése megfelelő animációi, modell és valóság (frontálisan) filmjei, feladatai. kapcsolatára. Ezek kivetítéséhez, Tanulókísérlet: megoldásához Szorgalmi feladat lángfestés, az számítógép, tehetségatomok projektor, (esetleg gondozáshoz: az gerjesztésének aktív tábla, internet) elektron hullámigazolásaként természetével, a (csoportmunka) kvantum-mechanikai atommodell A neutron, a alapjaival, a tömegrendszám és a spektrométerrel tömegszám fogalma, kapcsolatos részek kiszámítási és feladatok a módjának Realikából és a megbeszélése, Sulinet gyakorlása Tudásbázisból (frontálisan)

A legjobb házi feladat kifüggeszthető a faliújságra, és/vagy online, ill. az iskolai újságban közölhető. A részecskeszemlélet, az atommodellek és a proton, elektron tulajdonságainak ismétlése lehetőséget ad a diagnosztikus értékelésre. A radioaktivitás békés célú alkalmazásaival és Hevesy György munkásságával kapcsolatos tanulói kiselőadás a következő óra bevezetéséül szolgál.

Összefoglalás, rendszerezés (frontálisan)

10


4.

A radioaktivitás és A házi az anyagmennyiség ellenőrzése

feladat A radioaktivitás felfedezésének, fajtáinak és Írásbeli értékelés alkalmazásainak (röpdolgozat az megismerése, ezek előző óra jelentőségének, tananyagából) fontosabb és A radioaktivitás előnyeinek felfedezése, fajtái, hátrányainak előfordulása és megértése alkalmazása (új tananyag) Az izotópgyakoriság A relatív atomtömeg és a relatív és az izotóparány atomtömeg közötti összefüggése (új összefüggés tananyag) megértése Az anyagmennyiség és az ezzel kapcsolatos A relatív atomtömeg számítások és az ismétlése, anyagmennyiség gyakorlása alkalmazása számolási Összefoglalás feladatokban Házi feladat

Kémia

A radioaktivitás A házi feladat (felfedezése, fajtái, ellenőrzése előfordulása és (frontálisan) alkalmazása) Írásbeli számonkérés A relatív atomtömeg (egyéni munka) fogalma és Tanári előadás a kiszámítása a radioaktivitás tömegszámokból és felfedezéséről, az izotópfajtáiról és háborús gyakoriságból célú felhasználásáról Az Avogardo-szám, Tanulói kiselőadás a az anyagmennyiség radioaktivitás békés és mértékegység célú felhasználásáról (ismétlés) A relatív atomtömeg A moláris tömeg és számítása (tanári relatív magyarázat) atomtömegekből való kiszámítása Az Avogadro-szám (ismétlés) nagyságának (analógiákkal) és az Az anyag1 mol anyag mennyiséggel mennyiségének kapcsolatos (anyagmintákkal) számítások való szemléltetése (ismétlés) Anyagmennyiséggel kapcsolatos számítások


Számítógép, projektor, képek, ábrák, animációk (pl. Sulinet Tudásbázis, Realika) a tanári és tanulói előadásokhoz

Az anyagmennyiséggel kapcsolatos számítások (pl. gondolatkísérleteken alapuló feladatok)

Adatok bemutatása a természetes és mesterséges sugárterhelésről

Az atomenergia használata ellen és mellett szóló érvek összegyűjtése

Analógiák az Szorgalmi feladat anyagmennyiség tehetségnagyságáról gondozáshoz: a Sulinet és a Realika 1 mólnyi anyag vonatkozó fejezetei kimérve (pl. 18 g többi részének víz, 32 g kén) otthoni feldolgozása, izotóparány Az anyag- az kiszámítása a relatív mennyiséggel kapcsolatos egyszerű atomtömegből számolási feladatok a tankönyvből, a munkafüzetből vagy a Sulinet Tudásbázisból, illetve a Realikából (táblán vagy aktív táblán)

A röpdolgozat kérdései bevezetik az új tananyagot (a radioaktivitást). A háttérsugárzás kapcsán érdemes kitérni a deutériumban csökkentett víz fogyasztásának értelmetlenségére (ld. az 1. órán alkalmazott, áltudományokról szóló táblázat). A házi feladat egyik célja az Avogadro szám nagyságának érzékeltetése, amely egyben az anyagmennyisséggel kapcsolatos számolást is gyakoroltatja.

11


5.

Elektron-szerkezet és reakciókészség

A házi feladat Az anyagellenőrzése, szóbeli mennyiséggel számonkérés kapcsolatos számolási készség Az elektronfejlesztése szerkezetről tanultak ismétlése, Az energiarendszerezése gazdálkodás fő problémáinak Az elektronszerkezet ismétlése, megjelenítési rendszerezése, s módjainak ismétlése, ezzel kapcsolatban a kibővítése és vitakészség és gyakorlása kompromisszumA vegyérték- keresés képességének elektronhéj szerkezete és a fejlesztése reakciókészség Az elemek közötti vegyértékhéj összefüggések elektron-szerkezete ismétlése, kibővítése és megjelenítési és alkalmazása módjának és Az egyenlet- megismerése rendezés gyakorlása alkalmazása

Kémia

Az egyes Szóbeli értékelés energiaforrások (egyéni) használatának Vita (kooperatív, az előnyei és hátrányai érvek és ellenérveket Az elektron- felsoroló csoportok szerkezet Bohr- között) modellje és Az elektronszerkezet megjelenítési módjai Bohr-modelljéről Fogalmak: tanultak vegyértékmegbeszélése elektronhéj, Az elektronszerkezet nemesgáz-elektronegyszerű ábrázolási szerkezet, oktett elv, módja (tanári párosított és magyarázat) párosítatlan elektronok, szabad Tanári és gyökök, tanulókísérletek az antioxidánsok elektron-szerkezet és a reakciókészség Az elemek elektronösszefüggéseinek szerkezete és szemléltetésére reakciókészsége közötti összefüggések

Összefoglalás. a házi Az elektronszerkezet feladat és tanulói és a reakciókészség kiselőadás kijelölése fontosabb összefüggéseinek megértése, alkalmazása


A táblán vagy az aktív táblán végzett egyszerű számolási feladatok Érvek és ellenérvek a vitához

Házi feladat: Az elektron-szerkezettel és ábrázolásával, valamint az elektronszerkezet és a reakciókészség összefüggéseinek gyakorlásához a tankönyv, a munkafüzet, és/vagy a Sulinet Tudásbázis, illetve a Realika megfelelő szintű feladatainak megoldása

A Sulinet Tudásbázis megfelelő részei és a Realika vonatkozó gyakorló feladatai az elektron-szerkezet Bohr-modelljéhez, annak ábrázolásához és az ezzel Szorgalmi feladat kapcsolatos tehetségfogalmakhoz, összegondozáshoz: az függésekhez elektron hullámAnyagok és természete, eszközök, illetve atompályák, alhéjak videofilm a kálium, és mezők, a pályák nátrium, kalcium, feltöltődési magnézium vízzel sorrendje, valamint az ezekhez való reakciójához kapcsolódó feladatok megoldása

A felelet során, a táblán vagy az aktív táblán végzett egyszerű számolási feladatok megoldása, illetve a vitához az érvek és ellenérvek összegyűjtése az elkészült házi feladatok tárgyát képezték. A kísérletek magyarázatának részét képező egyenletrendezés (ha részben egyéni munkában történik) újabb lehetőséget ad a diagnosztikus értékelésre és az önértékelésre.

12


6.

A periódusos Az előző óra rendszer tananyagának ismétlése, a házi feladat ellenőrzése és szóbeli értékelés

Kémia

A periódusos rendszer történetéből levonható tanulságok megértése

Szóbeli feleletek: Számítógép, (egyéni értékelés) projektor (esetleg Az elemek elektroninternet, aktív tábla) szerkezete, Tanulói kiselőadás a periódusos periódusos rendszer Képek, információk, rendszerben elfoglalt történetéről érdekességek a A periódusos A relatív helye, EN-a és periódusos rendszer Problémafelvető rendszerről korábban atomtömeg, a reakciókészsége történetéről és kérdés: Hogyan függ tanultak ismétlése, rendszám, az közötti Mengyelejevről össze az elemek rendszerezése és elektronszerkezet és összefüggések „atomsúlya” (relatív A tanulókísérlethez kibővítése a reakciókészség atomtömege) a (klórosvíz + káliumközötti Az elekktrokémiai tulajdon- bromid-oldat és összefüggések negativitás (EN) és a ságaikkal? brómos víz + megértése és vele kapcsolatos kálium-klorid-oldat) alkalmazása Tanári magyarázat: a egyszerű szükséges eszközök periódusos rendszer összefüggések (új Az EN, az elektronés anyagok felépítésének tananyag) szerkezet, a összefüggései az periódusos rendszer A kísérletek atomszerkezettel és a reakciókészség megfigyelésének és (csak a Bohr-modell közötti összea kísérletezés alapján), az EN-sal függések megértése szabályainak és a kémiai és gyakorlása gyakorlása tulajdonságokkal A biztonságos Összefoglalás, Tanulókísérlet: kísérletezés rendszerezés, házi klórosvíz + KBrkészségének feladat kijelölése oldat és brómos víz fejlesztése + KCl-oldat Az EN fogalma


Házi feladat: Az elektron-szerkezet, a periódusos rendszer, az EN és a reakciókészség összefüggéseinek gyakorlásához a tankönyv, a munkafüzet és/vagy a Sulinet Tudásbázis, illetve a Realika megfelelő szintű feladatainak megoldása

A tanulókísérlethez a klóros víz előállítása a legegyszerűbb kis mennyiségű háztartási hipó és vízkőoldó sósav óvatos összeöntésével, s ha ezt a tanár a tanulók előtt végzi, akkor egyúttal a vonatkozó otthoni munkabiztonsági szabályok is feladat ismételhetők.

Szorgalmi tehetséggondozáshoz: az alhéjak és periódusos rendszer mezői közötti összefüggések, a pályák feltöltődési sorrendje és a 20-nál nagyobb rendszámú elemek elhelyezkedése a periódusos rendszerben, gyakorlás

Az elektronegativitás fogalmára a kémiai kötések kialakulása, ill. a kötés- és molekula-polaritás később következő magyarázatához van szükség.

13


C)

Kémia

Óraterv

A pedagógus neve: X. Y. Műveltségi terület: Ember és természet Tantárgy: kémia Osztály: 9. Az óra témája: A kémia, mint természettudomány

1. Az óra cél- és feladatrendszere:  A természettudományok és az áltudományok fontosabb jellemzőinek összehasonlításán keresztül annak megértése, hogy miért érdemes megbízni a természettudósok állításaiban, és miért nem az áltudományos nézetekben.  A természettudományos vizsgálatok lépéseinek megismerése.  A tanulói kísérletezés munkabiztonsági szabályainak ismétlése.  A természettudományos igényű problémamegoldó feladat kapcsán.

vizsgálatok

tervezésének

gyakorlása

egy

egyszerű

 A mérési hiba fogalmának és fajtáinak, csökkentésük módjainak megismerése.  A kémia és a kémikusok munkája társadalmi hasznának tudatosítása.

2. Az óra didaktikai feladatai:  Az előző órán az áltudományokról tanultak ismétlése.  A házi feladat ellenőrzése és ennek kapcsán az áltudományok közös jellemzőinek rögzítése.  Motiválás: a tévhitek legyőzése és a csalók leleplezése érdekében fontos, hogy különbséget tudjunk tenni az áltudományos és valódi tudományos módszerek között.  A természettudományok áltudományokétól eltérő jellemzőinek megfogalmazása.  A természettudományos vizsgálatok lépéseinek megismerése egy konkrét példa kapcsán.  A természettudományos vizsgálatok lépéseinek alkalmazása egy, a tanulók által megtervezett egyszerű kísérlet kapcsán.  A mérési hiba fogalmának, fajtáinak és csökkentési módjaiknak a megismerése, rendszerezése.  Következtetés és általánosítás: a természettudományos gondolkodás mindenkit segít a saját magát, a családját és a társadalom nagyobb közösségeit érintő döntések során. Az ilyen módszerekkel dolgozó tudósok pedig méltók a társadalom bizalmára.  Rögzítés: a természettudományok eredményei nélkül civilizációnk nem maradhatna fenn. Az emberi erőforrások minisztere által 2014. március 13-án elfogadott kiegészítő tájékoztató anyag.

14


Kémia

3. Tantárgyi kapcsolatok:  A fizika, a biológia és a földrajz természettudományi része is a természettudományos vizsgálati módszerek elvét és lépéseit alkalmazza. A kísérletezés, a mérés és a mérési hiba fogalma ezért ezekben a tantárgyak is fontos.  Az áltudományok elleni küzdelemhez minden természettudományos tárgy tananyagának elsajátítására, sőt alapvető pszichológiai ismeretekre is szükség van (a trükkök, csapdák elkerülése végett).  A mérési hibák statisztikai módszerekkel történő elemzéséhez matematikatudás szükséges. Felhasznált források:  

  

Riedel Miklós: Pí-víz és társai (az ELTE Kémiai Intézet „Alkímia ma” előadássorozatában 2009. ápr. 23-án elhangzott előadás diasora; http://nepszerukemia.elte.hu/alkimia_Riedel_09.pdf (2013. szept. 1.). Hargitai Zsófia: Áltudományos állítások és módszerek kémiai és biológiai elemzése; szakdolgozat, ELTE Kémiai Intézet, 2012, témavezető: Dr. Riedel Miklós; http://www.kemtan.mke.org.hu/images/stories/letoltesek/okt_segedanyag_nyilt/HargitaiZsofi_Altudomany.pdf (2013. szept. 1.) Rákóczi Melinda: A természettudományos vizsgálati módszerek elvén alapuló feladatok a kémiaoktatásban; szakdolgozat, ELTE Kémiai Intézet, 2010, témavezető: Szalay Luca; http://www.kemtan.mke.org.hu/kemiaszakmodszertan/tanuloi-kiserlettervezes.html (2013. szept. 1.) Inquiry in Action: Investigating Matter Through Inquiry, 3rd ed., American Chemical Society, 2007, Chapter 5, Comparing the Amount of Acid in Different Solutions, Student Activity Sheet: http://www.inquiryinaction.org/classroomactivities/activity.php?id=29 (Utolsó letöltés: 2013. szept. 1.) Sipos Pál: Az újabb analitikai módszerek teljesítőképességének beépítése a kémiaórákba (előadás a Szegedi Tudományegyetem és a Magyar Kémikusok Egyesülete által szervezett „Kémiatanárok Nyári Továbbképzése” c. tanfolyamon, 2013. júl. 3.

Dátum:


15


Időkeret

Az óra menete

1–10. perc

A természettudományok legfontosabb jellemzőinek megfogalmazása. Az előző órán az áltudományokról tanultak ismétlése és a házi feladat ellenőrzése. Az előző órán kiosztott táblázatban szereplő áltudományos nézetekkel kapcsolatos gyűjtés nyomán az áltudományok közös jellemzőinek összefoglalása. A természettudományok közös, az áltudományokétól eltérő jellemzőinek összegyűjtése.

11–20. perc

A természettudományos problémamegoldás főbb lépéseinek és szabályainak megismerése és rögzítése egy konkrét probléma közös megoldása kapcsán. Reprodukálható kísérleti eredmények, „Egyszerre csak egy paramétert változtatunk” elve, kontrollkísérlet.

Kémia

Nevelési-oktatási stratégia

Megjegyzések

Módszerek

Tanulói munkaformák

Eszközök

Az áltudományok és a természettudományok legfontosabb közös jellemezőinek osztályszintű megbeszélése. Ezek felsorolása egy, az egész osztály által a tanár vezetésével közösen (a táblán és a füzetben) készített táblázatban.

A házi feladatként az áltudományokról írt jellemzők tanár által irányított (frontális) összefoglalása és leírása. Ennek nyomán a természettudományok (áltudományokétól eltérő) jellemzőinek közös megfogalmazása és leírása.

Az előző órán kiosztott táblázat (ld. 1. melléklet) és az ennek segítségével elkészített házi feladatok

Problémafelvetés: Mi történik a gyomrunkban a „lúgosító” hatású ital elfogyasztásakor? – Modellkísérlet tervezése és tanári kísérlet formájában való kivitelezése.

Tanár által irányított osztályszintű (frontális) problémamegoldás. A következtetések levonása után a természettudományos problémamegoldás általános sémájának rögzítése a füzetben.

250 cm3 főzőpohár

Tábla, kréta, füzet

cseppentők 100 cm3 lúgosító ital (egy internetes webshopból rendelve) indikátoroldat

Az összehasonlítás célja annak megértése, hogy miért bízhatunk jobban a valódi természettudósok által igazolt elméletekben, mint az áltudományokban.

Ennek kapcsán az általános iskolában a sav-bázis reakciókról tanultak lényegének és a modellezés fogalmának felelevenítése.

0,1 mol/dm3 sósavoldat 21–35. perc

A természettudományos problémamegoldás lépéseinek alkalmazása a gyakorlatban, egy tanulókísérlet csoportmunkában való megtervezése és kivitelezése kapcsán.

Problémafelvetés: Hogyan állapítható meg, hogy melyik pohárban lévő oldat tartalmaz több ecetet?

Az általános iskolában tanult és begyakorolt munkabiztonsági és balesetvédelmi szabályok ismétlése.

A megoldás elkészítése csoportmunkában.

A biztonságos és szabályos kísérletezés készségének fejlesztése.

A kísérletek tervének osztályszintű megbeszélése.

tervének

A kísérlet elvégzése előtt az általános iskolában tanult és begyakorolt vonatkozó munkabiztonsági és balesetvédelmi szabályok

Tanulói kísérlettervezés kooperatív csoportmunkában. A tervek megbeszélése, valamint a vonatkozó balesetvédelmi és munkabiztonsági szabályok ismétlése (frontálisan), kiosztása, beragasztása a füzetbe (egyénileg). A kísérletek elvégzése, a tapasztalatok feljegyzése, megvitatása és magyarázata csoportmunkában. Az eredményekből következtetés levonása


a és

A tanulói kísérletezés során betartandó munkabiztonsági és balesetvédelmi szabályok kinyomtatva (2. melléklet), ragasztó Csoportonként két-két külön, számozott főzőpohárban egy, ill. két csepp 10%-os ételecet kb. 25 cm3 desztillált vagy ioncserélt vizes oldatban (Ha az ecetoldatok kémcsőben vannak, akkor kb. 5-5 cm3 lehet a 16

A kísérletek tervének osztályszintű megbeszélésekor meg kell egyezni abban, hogy minden csoport a tanári kísérlet elvégzése után megmaradt oldat („referenciaanyag”) színének eléréséig csöpögteti a lúgoldatot mindkét saját ecetoldatába, és közben mindkét esetben gondosan megszámolják az


Kémia

gyors osztályszinten.

ismétlése

lejegyzése a füzetbe csoportonként és annak egyeztetése a tanárral, hogy a csoport melyik számú poharában volt több ecet.

végtérfogatuk)

Problémafelvetés: Miért kellett az egyes csoportoknak különböző cseppszámú NaOH-oldatot adni azoknak a poharaknak a tartalmához, amelyeknek mindegyikébe 2 csepp ételecetet tett a tanár? Ötletbörze után a mérési hibák okainak, típusainak és csökkentésük módjainak magyarázata, lejegyzése a füzetbe.

A tanár által frontálisan irányított, ötletbörzével és vitával megvalósított problémamegoldás.

A mérési hibák típusainak szemléltetése a céltáblás ábra (3. melléklet) segítségével (táblára felrajzolva vagy számítógéppel összekötött projektorral kivetítve)

Házi feladat: a tankönyv megfelelő részeinek megtanulása és a munkafüzet feladatainak megoldása.

Az összefoglalás frontálisan történik.

A tanulókísérlet kivitelezése és az eredmények megvitatása. 36-43. perc

44–45. perc

A mérési hiba fogalmának, típusainak és csökkentésük lehetséges módjainak megismerése.

Összefoglalás: A természettudományok és a kémikusok nélkül civilizációnk nem maradhatna fenn. A házi feladat kijelölése.

A következő gondolatkísérlet elvégzése, a lehetséges kimenetelének összefoglalása pár mondatban: „Mi történne, ha holnapra mindenki elfelejtené a kémiát?”

A tanári magyarázat megértése a mérési hiba természetéről, típusairól és csökkentésének módjairól. Összefoglaló táblázat készítése közösen a táblán és lejegyzése a füzetbe.

ehhez szükséges lúgoldat cseppjeinek számát, amelyeket feljegyeznek.

indikátoroldat 0,1 mol/dm3 NaOH cseppentők

Tábla, kréta, füzet

Tankönyv, munkafüzet

esetleg

A házi feladatot a tanulóknak egyénileg kell megoldaniuk, de kifejezetten célszerű, ha előzetesen egymás között beszélgetnek róla.


17

Szorgalmi feladatként a házi feladat témájából novellaírás is kijelölhető. A legjobban sikerült novellák kézírásban, nyomtatásban vagy elektronikus formában közzétehetők.


Kémia

1. melléklet: Miért érdemes mindenkinek kémiát, biológiát és fizikát tanulni? Egyes áltudományokkal kapcsolatos néhány kérdés

Hol és mikor fogunk erről tanulni?

Oxigénnel dúsított víz:

Az ember légzése és emésztése (biológia)

Hogyan kerül az oxigén a levegőből a vérbe?

A gázok oldhatósága (kémia)

Felszívódik-e az oxigén az emésztőrendszerből?

Molekulapolaritás (kémia)

Hogyan „kombinálják” az ivóvizet az oxigénnel?

A gázok anyagmennyiségével és moláris térfogatával kapcsolatos számítások (kémia)

Hogyan viszonyul az egypohárnyi, oxigénnel dúsított vízben lévő oxigén mennyisége az egy lélegzetvétellel felvett oxigén mennyiségéhez? Csökkentett deutérium-tartalmú víz: Milyen forrásokból éri szervezetünket radioaktív sugárzás? Mely forrásokból kapjuk a legnagyobb dózisokat?

A radioaktivitás és alkalmazásai (kémia és fizika) Radioaktív izotópok (kémia és fizika)

Pí-víz:

Kovalens kötés (kémia)

Milyen kapcsolatban vannak a vízben lévő az atomok és molekulák egymással?

Másodlagos kölcsönhatások: dipólus, hidrogénkötés (kémia)

dipólus-

Függ-e a víz részecskéinek szerkezete és a közöttük lévő kölcsönhatás a víz eredetétől? Vízzel hajtott autó: Ha hideg vizet tankolunk, és a motor is vizet bocsát ki, akkor honnan származhat az autót hajtó energia?

Energiamegmaradás törvénye (fizika, kémia és biológia) Elektrolízis (kémia és fizika)

Mit kell ahhoz tenni a vízzel, hogy hidrogén és oxigén keletkezzék belőle, amelyek reakciójából aztán energiát nyerhetünk?

Endoterm és exoterm folyamatok (fizika, kémia és biológia)

Homeopátia:

Az anyagmennyiséggel kapcsolatos számítások, koncentráció (kémia)

Hány részecske van az eredeti „hatóanyagból” egy adott hígítású homeopátiás szerben? Van-e a víznek „emlékezete”?

Redoxireakciók (kémia)

A víz szerkezete, tulajdonságai (kémia)

fizikai

és

kémiai

Méregtelenítő lábfürdő:

Elektrolízis (kémia és fizika)

Vajon hogyan működik a berendezés?

A vas vegyületeinek fizikai és kémiai tulajdonságai (kémia)

Mi okozza a berendezés működésekor megjelenő barnás szín, ill. csapadék kialakulását? Elektromágneses gázporlasztó: Milyen részecskék vannak a földgázban? Milyen kapcsolatban vannak a földgázban lévő részecskék egymással, és hogyan mozognak? Elektromágneses vízkőmentesítő: Vannak-e a vízkőben molekulák? Milyen töltésű lesz egy részecske, ha elektront ad le? Lúgosítás: Mi történik a szervezetünkben az elfogyasztott „lúgosító” italokkal, illetve tablettákkal? Hogyan tartja fenn az élő szervezet a sav-bázis egyensúlyát?

Az alkánok szerkezete tulajdonságai, gyenge, kölcsönhatások (kémia)

és fizikai diszperziós

A gázok szerkezete (kémia és fizika) Elemi részecskék, ionok, ionrács (kémia és fizika) Töltésmegmaradás (fizika és kémia) Sav-bázis reakciók, gyenge savak és bázisok pH-ja, sav-bázis pufferek (kémia és biológia) Szerves vegyületek sav-bázis tulajdonságai (kémia) Az élő szervezet sav-bázis egyensúlya (biológia)


18


Kémia

Házi feladat: A tankönyvben olvasható bevezetésen kívül a fenti táblázatban felsorolt áltudományos nézeteken alapuló reklámszövegek gyűjtése és közös jellemzőik meghatározása. 2. melléklet: A tanulókísérletek során betartandó munkabiztonsági és balesetvédelmi szabályok 1. A tanulókísérletek során csak a tanár által kiadott vagy vele egyeztetett kísérlet végezhető el. 2. A kísérletek végrehajtása csak a tanár engedélyével kezdhető el. 3. A kísérletek elvégzésekor a tanulóknak ügyelniük kell a saját és a mások testi épségére. 4. Az egyes anyagokra és műveletekre vonatkozó munkavédelmi és balesetvédelmi szabályokat be kell tartani. 5. A kiadott munkavédelmi eszközök (gumikesztyű, védőszemüveg) használata kötelező. 6. Minden kísérletet a tálca fölött kell végezni. 7. A kísérletezés során enni, inni, rágógumit használni tilos. 8. A vegyszereket csak szabályos módon (a szagokat magunk felé legyezve) szabad megszagolni. 9. A kémcső tartalmának összerázásakor tilos a kémcsövet az ujjunkkal befogni. 10. Melegítés közben a kémcsövet folytonosan mozgatni kell, és mindig úgy kell tartani, hogy a szája ne mutasson ember felé. 11. A kísérleti eszközöket és anyagokat a munka befejezése után rendezett állapotban kell visszaadni. 12. Az esetleges balesetet azonnal jelezni kell a tanárnak. 3. melléklet: A mérési hibák típusainak szemléltetéséhez alkalmazható ábra A Sipos Pál által a 2013 nyarán, a Szegedi Tudományegyetemen tartott kémiatanártovábbképzésen bemutatott ábra magyar változata, ahol accurate = pontos, precise = precíz és a céltábla közepe jelenti a valós értéket:

A pontos mérési eredmények a valós érték körül szórnak (kisebb-nagyobb mértékben), míg a precíz mérésekből kapott adatok közel vannak egymáshoz (de nem feltétlenül a valós értékhez). Az emberi erőforrások minisztere által 2014. március 13-án elfogadott kiegészítő tájékoztató anyag.

19


Kémia

4. melléklet: A problémafelvető kérdések (lehetséges) megoldásai  A tanár és a diákok azt gondolják végig, hogy mi történik a „lúgosító” hatású itallal a gyomorba kerülve, s erre terveznek együtt egy modellkísérletet. (A gyomorsav 0,1 mol/dm3 sósavoldattal modellezhető. Sav-bázis indikátorként a legszebb színek az univerzál indikátoroldat alkalmazásával kaphatók, amelyből egy valós kipróbálás során kb. 5-6 cseppet adva 100 cm3 pH = 9,3 „lúgosító” italhoz kék színt látunk, majd kb. 0,5-0,6 cm3 0,1 mol/dm3 sósavoldat hozzáadása után zöld, és újabb kb. 2-2,5 cm3 0,1 mol/dm3 sósavoldat hatására piros lesz az oldat.  Az ilyen termékek pontos összetétele sem a palack címkéjén, sem a reklámjukban nem olvasható, de a viszonylag sok savra nyilvánvalóan a puffer hatás miatt van szükség. Ez a közös kísérlettervezés segíti az általános iskolában már megismert modellfogalom felelevenítését. Másrészt a szintén korábban tanult sav, bázis, lúg, indikátor, közömbösítés fogalmak átismétlése a tanár számára a gyors szóbeli diagnosztikus értékelés lehetőségét is nyújtja. A konkrét kísérletből levonható következtetés után a természettudományos problémamegoldás lépéseit érdemes általános formában is megfogalmazni és a füzetben rögzíteni.  A természettudományos vizsgálatok legfontosabb lépéseinek összefoglalásakor hangsúlyozandó, hogy a kísérlet során mindig egyszerre csak egy paramétert változtatunk, és ez bizonyos esetekben csak kontrolkísérletet végzésével valósítható meg.  A természettudományos vizsgálatok lépéseinek alkalmazását azután egy nagyon egyszerű, de a sav-bázis titrálások elvét felfedeztető tanulókísérlet csoportmunkában való megtervezésekor és kivitelezésekor gyakorolhatják a tanulók. A diákoknak azt kell meghatározniuk, hogy a két pohárban kapott színtelen oldatból melyik tartalmaz több ecetet. Az ehhez szükséges elméleti és gyakorlati ismeretek az előző tanári kísérlet kapcsán már szerepeltek. A megoldás rendkívül egyszerű, hiszen csak azt kell meghatározni, hogy a csoportok tálcáján található indikátor hozzáadása után melyik pohárban lévő oldathoz kell több (szintén a tálcákon látható) 0,1 mol/dm3 NaOH-oldatot csöpögtetni az indikátor azonos (előre megállapított) színárnyalatának eléréséhez. Ezzel azonban a mennyiségi meghatározás (kvantitatív analízis, s ezen belül a savbázis titrálás) elvét „fedezik fel” a diákok.  A „terv” csoportmunkában való elkészítése után célszerű megállapodni abban, hogy minden csoport minkét pohara tartalmához külön-külön addig adagolja cseppentővel a 0,1 mol/dm3 NaOH-oldatot, amíg a mintának a tanári asztalra kitett, referenciaanyagként szolgáló oldat színét el nem éri (ez lehet pl. az indikátor által a lúgosító italban mutatott szín is) és közben számolják a hozzáadott 0,1 mol/dm3 NaOH-oldat cseppjeinek számát. (Erre azért is szükség van, mert az óra utolsó, a mérési hibákról szóló részéhez szolgáltat adatokat.) A tanulói kísérletezés megkezdése előtt röviden át kell ismételni az általános iskolában már begyakorolt legfontosabb munkabiztonsági szabályokat. (Ezeket célszerű kinyomtatva kiosztani és a füzetbe beragasztani.)  A „mérési adatokból” egyrészt minden csoport levonhatja a következtetést, hogy melyik számú poharában volt több ecet, majd az eredményt az „ismeretlenek” ecetsavtartalmát számon tartó tanárral egyezteti, ami azonnali pozitív visszacsatolást és sikerélményt adhat.  Másrészt viszont az egyes csoportok által feljegyzett eredmények (a két pohár tartalmára „fogyott” cseppek száma) az osztályban összevethető. (Egy csepp 10%-os ecetre kb. 17–20 csepp 0,1 mol/dm3 NaOH-oldat „fogy”, míg két cseppre kb. 35–40 csepp.) A tanár ezen a ponton elmondja, hogy minden csoport esetében az egyik pohárba 1 cseppet, a másik pohárba pedig 2 cseppet tett a boltban kapható 10%-os ételecetből, mielőtt desztillált vízzel kb. 25 cm3re kiegészítette volna a poharak tartalmát. Tehát minden csoport esetében elvben azonos Az emberi erőforrások minisztere által 2014. március 13-án elfogadott kiegészítő tájékoztató anyag.

20


Kémia

cseppszámú NaOH-oldatot kellett volna hozzáadni az egy, ill. két csepp ecetet tartalmazó poharakban lévő oldatokhoz, hogy azonos színű legyen az indikátor. A csoportok eredményei azonban kisebb-nagyobb mértékben különbözni fognak egymástól. Föltehető a kérdés, hogy vajon mi okozta a különbségeket, és ez (egy rövid „ötletbörzével”) elvezet a mérési hiba fogalmához. Ennek okairól, fajtáiról és csökkentésük lehetséges módjairól ezen a szinten természetesen csak a lehető legegyszerűbb módon (pl. a rendszeres és véletlen hibák esetét, valamint a precíz és a pontos mérési eredményeket egy céltáblán szemléltetve, de a matematikai-statisztikai megközelítés teljes mellőzésével) érdemes beszélni. 5. melléklet: Táblakép Cím: A kémia, mint természettudomány I. Áltudományok

Természettudományok

Zavaros fogalmak

Reprodukálható kísérleti tények

Nem igazolt összefüggések

Szigorú logikai következtetések

Pszichológiai trükkök

A tudóstársadalom általi megvitatás, ellenőrzés

(Igénytelen, hibás megfogalmazás)

II.

Természettudományos problémamegoldás A) Példa: Mi történik a gyomorban a „lúgosító” hatású víz elfogyasztása után? o Előzetes ismeretek:  A kémhatás sav-bázis indikátorokkal kimutatható.  A savak és bázisok közömbösítési reakcióba lépnek. o Modellkísérlet:  Kísérlet (K): 100 cm3 „lúgosító” víz + sav-bázis indikátor + 0,1 mol/dm3 sósavoldat (a gyomorsavat „modellezi”) cseppenkénti hozzáadása  Tapasztalat (T): Kb. 10 csepp (0,5 cm3) sósavoldat után a kék oldat megzöldül, további kb. 2,5 cm3 sósavoldat után piros lesz.  Magyarázat (M): A „lúgosító” hatású vizet a gyomorsav közömbösíti. o Következtetés: A lúgosító víz elsősorban a gyomorsavat használja el, amelyre az emésztéshez szükség lenne, és újratermelése fölöslegesen terheli a szervezetet. B) Lépései: 1. Megfigyelés, rendszerezés, problémafelvetés 2. Ismeretgyűjtés, modellkészítés, feltételezés (hipotézisalkotás) 3. A kísérlet megtervezése 4. Kivitelezés, a tapasztalatok lejegyzése 5. Magyarázat, következtetések levonása, megvitatása C) Alkalmazás: Hogyan állapítható meg, hogy melyik pohárban van több ecetsav? K: Mindkét oldathoz adott mennyiségű sav-bázis indikátor + NaOH-oldat (cseppenként) az indikátor lúgos színének eléréséhez. Összehasonlítás a tanári kísérletben keletkezett lúgos oldat (referenciaanyag) színével. T: Az 1. számú pohárhoz… csepp NaOH-oldatot, a 2. számú pohárhoz… csepp NaOHoldatot kellett adni. M: A… számú pohárban volt több ecetsav.


21


III.

Kémia

Mérési hiba: Rendszeres hiba

Véletlen hiba

Oka

Rossz módszer/eszköz

A legjobb módszer és eszköz esetén is!

Hatása

Pontosság↓ (a valós értéktől távol)

Precizitás↓ (a valós érték körül szórás)

Csökkentése

Jó módszer/eszköz

Több mérés

Házi feladat: A tankönyv és a munkafüzet megfelelő fejezetei. Gondolatkísérlet: Mi történne, ha holnapra mindenki elfelejtené a kémiát? Szorgalmi feladat: novella írása ugyanerről a témáról. Megjegyzés: Az óravázlatokban a kísérletek lejegyzése természetesen rajzokkal rövidíthető.


22


D)

Kémia

Feladatlap

Az oxigénnel dúsított víz titkai

Az alábbi szöveg (számos társával együtt) az interneten reklámozza az oxigénnel dúsított vizet. Ez a cég viszonylag olcsón kínálja ezt a portékáját (165 Ft/1,5 liter, azaz 110 Ft/liter), de vannak jóval drágább hasonló termékeik is (pl. 1,5 liter 865 Ft-ért, ami 577 Ft/liter árnak felel meg). A közönséges csapvízből 1 m3, azaz 1000 liter átlagosan mintegy 400 Ft-ba (kb. 0,4 Ft/liter) kerül. Tehát a fent említett, oxigénnel dúsított vizek ára kb. 275-szöröse, ill. 1440-szerese a csapvízének. Vajon érdemes ennyi pénzt fizetni értük? Olvassátok el az alábbi reklám szövegét! Majd fogalmazzatok olyan kérdéseket a padtársatokkal, amelyekre adott válaszok segíthetnek annak eldöntésében, hogy érdemes-e megvenni ezt a terméket! Jegyezzétek fel, ha a szövegben konkrét hibát találtok kémiatudásotok alapján, és indokoljátok meg, miért gondoljátok hibásnak az állítást! A forrásvizekből készült, X. Y. oxigénnel dúsított ivóvíz nyolcszor több oxigént tartalmaz, a városi vizek, az egyéb palackozott vizek, illetve üdítőitalok oxigéntartalmához képest. Az ivóvizet kombinálják az oxigénnel, ezzel két létfontosságú elemet vegyítenek össze. A természetes források összegyűjtött vizét egészségügyi tisztaságú molekuláris oxigénnel dúsítják. Az elfogyasztott oxigéndús vízből a molekuláris oxigén felszívódva a véráramon keresztül jut a szövetekbe, izmokba, valamint a létfontosságú szervekbe. Mivel az oxigénnel dúsított víz serkenti a sejtek anyagcseréjét, segítséget jelenthet a fölös kilóktól való megszabadulásnál is. Sportolókon végzett kísérletek szerint az oxigénnel dúsított forrásvíz növelte a vizsgáltak teljesítőképességét. Mindezek a kedvező élettani hatások akkor lépnek fel, ha rendszeresen, lehetőleg naponta iszunk megfelelő mennyiségű oxigénnel dúsított vizet, amelynek semmilyen káros mellékhatása nincs, nem doppingszer, és mennyiségi korlátozás nélkül fogyasztható. Kérdések: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Hiba és indoklás: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………


23


Kémia

1.) A feladatlap megoldásai

Lehetséges kérdések:  Hogyan kerülhet az oxigén a levegőből a vérbe?  Felszívódik-e az oxigén az emésztőrendszerből?  Hogyan „kombinálják” az ivóvizet az oxigénnel?  Hogyan viszonyul az egypohárnyi, oxigénnel dúsított vízben lévő oxigén mennyisége az egy lélegzetvétellel felvett oxigén mennyiségéhez?  Kik, hogyan és mikor végezték a szövegben említett kísérleteket?  Stb. Az általános iskolai kémiatudás alapján is kiszűrhető, a hozzá nem értésre utaló hiba: „Az ivóvizet kombinálják az oxigénnel, ezzel két létfontosságú elemet vegyítenek össze.” (A víz nem elem, hanem vegyület, sőt az ivóvíz oldat.)


24


E)

Kémia

A kémia, mint természettudomány című kémiaórát követő írásbeli ellenőrzés értékelése

Az alábbi táblázatban foglaltam össze „ A kémia, mint természettudomány” tárgyú tanóra után megíratott dolgozat eredményeit. Az előző órán 18 tanuló vett részt, de sajnos a dolgozatot csak 17 fő írta meg, mivel egyikük eltörte közben a kezét, és így nem tudott írni. Csoportszinten és kérdésenként összesítve a következő eredmények születtek:

A tanuló sorszáma

Az adott kérdésre kapott pontszámok

A természettudományos problémamegoldás

A mérési hibák típusának

lépéseinek

Az áltudományos

Az indikátor

felismerése

hirdetés elemzése

vagy a közömbösítés fogalmának definiálása

sorrendbe rakása

Összes pontszám

1

0

1

0

0

1

2

0

1

1

0

2

3

0

1

1

0

2

4

0

1

0

0

1

5

0

1

1

1

3

6

0

1

1

1

3

7

0

0

1

0

1

8

0

1

2

1

4

9

0

0

0

0

0

10

0

0

1

1

2

11

1

1

2

0

4

12

0

0

2

0

2

13

0

0

2

1

3

14

0

1

0

1

2

15

1

0

0

1

2

16

0

0

0

0

0

17

0

0

0

0

0

Összesen

2

9

14

7


25


Kémia

 A csoportból mindössze ketten tudták helyes sorrendbe rakni a természettudományos problémamegoldás lépéseit.  A leírt mérési hibák típusát kilenc tanuló ismerte fel, és tudta helyesen lerajzolni.  Tíz tanuló tudott hibát találni az áltudományos hirdetés szövegében, de négyen voltak, akik többet is felsoroltak.  Az általános iskolai tananyag ismétlésére vonatkozó kérdést (indikátor, közömbösítés) csak hét tanuló válaszolta meg helyesen. Az eredmények elemzése: A tanulók teljesítménye az általam vártnál gyengébb. Véleményem szerint ennek a fő oka az, hogy tudták, erre a számonkérésre most nem kapnak érdemjegyet mivel csak formatív értékelésre használtam. A dolgozatokból az látszik, hogy a tanulók túlnyomó része sajnos nem tanulta meg azt, amit a füzetbe leírtak. Persze nem is volt könnyű az ilyen korú gyermekeknek megérteni a természettudományos gondolkodás és problémamegoldás lényegét. A mérési eredmények típusait céltáblás analógiával szemléltető ábrát feltettem a Facebookcsoportunkba, amelyet mindegyik gyerek látott, hiszen állandóan aktív kapcsolatban vannak ezzel a közösségi portállal. Valószínűleg ezért tudtak többen helyesen válaszolni az ezzel kapcsolatos kérdésre. A tanulók többsége vizuális emlékezetű, így az ábra bizonyára segített nekik az ezzel kapcsolatban tanultak alkalmazásképes tudássá formálásában. Az áltudományos reklámszövegek forráselemzése kevés gyereknek sikerült jól. Kétségtelen, hogy idősebb diákok (plusz egy-két év kémiatanulással a hátuk mögött) jobb eséllyel láthattak volna neki a feladat megoldásának. Az is akadályozta azonban őket, hogy nem tudták kémiai értelemben szabatosan megfogalmazni a kigyűjtött hibák okait. Ezért a javításnál azt is értékeltem, ha valaki megtalált ugyan egy-egy téves kijelentést, de nem tudta pontosan indokolni, hogy miért tartja hibásnak azt a szövegrészletet. A szövegértési felmérésen, amelyet a magyar szakos kolléga végzett az év elején, a tanulók nagy része 80% fölött teljesített, tehát ez a készsége az osztály nagy részének megfelelő. Így ez nem lehetett az oka a gyenge teljesítménynek. A legsúlyosabb problémának azt tartom, hogy az indikátor és a közömbösítés 7. osztályban már tanult és az előző órán átismételt fogalmait sem tudták pontosan definiálni. Ezt a hiányosságot mindenképpen pótolni kell. Ebben a tanévben még vissza fogunk térni ezekre az alapvető, a sav-bázis reakciók témakörével kapcsolatos, a további tudás megszerzéséhez szükséges alapfogalmakra. Ez a dolgozat megerősített abban, hogy ezeket újra és újra, többféle kontextusban is meg kell fogalmazni és le kell írni. A természettudományos vizsgálatok lépéseit, a tanulói kísérletek tervezését, kivitelezését, lejegyzését és az eredmények megbeszélését, magyarázatát, valamint az áltudományos szövegek elemzését a középiskolai kémiatanulmányaik alatt még sokszor és sokféleképpen fogjuk gyakorolni. Ennek során feltétlenül szem előtt tartom majd az eddigi tapasztalatokat.


26


F)

Kémia

Reflexió: A kémia, mint természettudomány című kémiaórára

A pedagógus neve: X1. Y1. Műveltségi terület: Ember és természet Tantárgy: kémia Osztály: 9. c. (jelen volt 18 fő) Téma: A kémia, mint természettudomány Dátum: Kitűzött célok és fejlesztési követelmények:  A természettudományok és az áltudományok közötti különbségek tisztázása az áltudományos nézeteken alapuló reklámok közös jellemzőinek megállapításán keresztül.  A természettudományos vizsgálatok lépéseinek megismerése.  A tanulói kísérletezés munkabiztonsági szabályainak ismétlése.  A tanulói kísérlettervezés gyakorlása egy egyszerű feladat megoldása során.  A mérési hiba fogalmának és fajtáinak, csökkentésük módjainak megismerése.  A kémia és a kémikusok munkája társadalmi hasznának tudatosítása. Eredmények:  Tisztáztuk a természettudományok és az áltudományok közötti különbségeket. Az áltudományos hirdetések közös jellemzőit a tanulók felsorolták, megértették, majd a kivetített diáról lemásolták a füzetükbe.  Felsoroltuk a természettudományos vizsgálatok lépéseit, amelyeket a tanulók (az óra végén) leírtak a füzetükbe. A tanári bemutató kísérlet lépéseit ennek alapján együtt terveztük meg, majd elvégeztem a kísérletet.  A szükséges balesetvédelmi előírásokat felidéztük (pl. azt, hogy a kémcsövet nem szabad ujjal befogni).  A csoportok mindegyike meg tudta tervezni a tanulói kísérlet lépéseit.  A tanulói kísérlet során végzett gyakorlati feladatot nem mindegyik csoportnak sikerült jól megoldania, de születtek elfogadható, illetve tökéletesnek számító megoldások is.  A mérési hibák okait és típusait megbeszéltük. Ezeket a tanulók megértették, ebben sokat segítettek a saját maguk által elkövetett hibák.  A kémia és kémikusok munkájának társadalmi hasznosságát lehetett volna jobban hangsúlyozni, de az óra végén erre sajnos már nem sok idő maradt.


27


Kémia

 A kísérletek lényegét sajnos nem írták le a füzetükbe a diákok, csak a tanulói kísérletük tapasztalatait, mivel még nem tudnak önállóan jegyzetelni, és erre külön nem hívtam fel a figyelmüket. Reflexiók az órával kapcsolatban: Sajnos az előzetes házi feladatot csak ketten készítették el, s ebből is az egyik tanuló otthon felejtette. Mivel ennek az órának az előkészítését szervezési okokból kénytelen voltam az azt megelőző biológiaórán végezni, a házi feladatot a tanulók többsége szorgalmi feladatnak tekintette. Mindemellett a tanulók aktív közreműködésével sikerült néhány, az interneten hirdetett áltudományos nézeteken alapuló terméket felsorolnunk. Felelevenítettük az oxigéndús vízről az előző biológiaórán (a feladatlap kitöltése kapcsán) megbeszélteket is. E bevezető után összegyűjtöttük, miben hasonlítanak a felsorolt áltudományos hirdetések egymáshoz. A diákok elég jól ráéreztek a feladatra, de pontosítani kellett az általuk megfogalmazottakat. Ezután leírták a füzetbe a táblára vetített diáról, amit megbeszéltünk az áltudományokról. Az óra következő részében rátértünk a valódi természettudományos vizsgálatokra. Némi nehézség árán (mivel a tanulók természetesen nem elég tájékozottak a konferenciák, a tudományos folyóiratok világában, így csak homályos elképzeléseket fogalmaztak meg) tisztáztuk, hogyan is folynak a tudományos kutatások, publikációk. (Érdekes momentum volt, hogy feltételezésük szerint a természettudósok például Skype-on vitatják meg egymással a problémáikat és az eredményeiket.) A természettudományos problémamegoldás lépéseinek illusztrálásaként én is elvégeztem egy kísérletet. Ennek során azt modelleztük, hogy mi történik a lúgosító itallal, ha a gyomrunkba jut. A megoldáshoz a tanulókkal együtt felelevenítettük a sav-bázis reakciókról tavaly tanultakat. (Ez kicsit nehezebben ment, mint vártam.) Megbeszéltük, hogy az univerzális indikátor milyen színű lesz a lúgos, illetve savas kémhatású oldatokban. A tanulók ésszerű javaslatokat tettek arra, hogyan végezzem el a kísérletet. Mivel korábban már tanultak a sósavról, azt is elmondták, hogy a gyomorban sósav van, és az valószínűleg semlegesíteni fogja a lúgosító italt. A megvalósításkor egy 500 cm 3 térfogatú Erlenmeyer lombikba mértem ki 100 cm3 lúgosító italt, és (a tanulókkal előzőleg megbeszéltek szerint) néhány csepp univerzális indikátoroldatot adtam hozzá. Az előzetes várakozásnak megfelelően az indikátor kék színe mutatta a lúgos kémhatást. Majd (a gyomorsavat modellezve) 0,1 mol/dm3 koncentrációjú sósavoldatot csöpögtettem az indikátort tartalmazó lúgosító italhoz, ami ennek hatására lassan zöld színű lett. (Mivel a vizsgált lúgosító ital valószínűleg pufferolva lehet, elég sok sósavoldatot kellett hozzá csöpögtetnem, de így a semleges kémhatást mutató zöld színt is egyszerűbb volt elérni.) Közösen vontuk le azt a következtetést, hogy a lúgosító ital elsősorban az ételek emésztéséhez szükséges gyomorsavval „reagál el”. (A feladat továbbfejleszthető olyan formában is, hogy mérjük a semlegesítéshez szükséges lúgoldat térfogatát, és utána ezt összevetjük a gyomorsav átlagos mennyiségével.) Ezután a tanulók saját maguk is gyakorolták a természettudományos problémamegoldás lépéseit. Ehhez különböző töménységű ételecet-oldatokat kaptak, és meg kellett állapítaniuk, melyik kémcsőben van több ecet, illetve töményebb ecetoldat. Minden csoportnak két kémcsövet adtam: az egyikben (még az óra kezdete előtt) 1 csepp ecetet, a másikban 2 csepp ecetet higítottam desztillált vízzel, körülbelül azonos térfogatúra. Mivel nem volt elég cseppentős üvegem, az indikátort előre belecsöpögtettem a kémcsövekbe. Ettől mindkét kémcső tartalma hasonló, halványpiros színű lett. Így ránézés alapján nem lehetett megállapítani, melyikbe tettem több ecetet. Rendelkezésükre állt még 0,1 Az emberi erőforrások minisztere által 2014. március 13-án elfogadott kiegészítő tájékoztató anyag.

28


Kémia

mol/dm3 koncentrációjú nátrium-hidroxid-oldat és Pasteur-pipetta. A csoportok megbeszélték egymás között, mit is kellene tenni, majd közösen rögzítettük a tervet. Megállapodtunk abban, hogy nyilván abban a kémcsövükben van több ecet, amelyiknek a tartalmához több lúgot kell csöpögtetni az azonos szín eléréséhez. A mérési eredmények összehasonlíthatósága érdekében abban is megegyeztünk, hogy mindenki addig adagolja a lúgoldatot (és számolja a cseppjeinek a számát) mindkét kémcső esetében külön-külön, amíg ugyanolyan zöld színűek lesznek az oldatok, mint amilyen színű oldatot a tanári kísérletben kaptunk. A vonatkozó balesetvédelmi intézkedés az volt, hogy csavaros kémcsöveket kaptak, amelyekben biztonságosan lehet összerázni az oldatokat, ha megfelelően rácsavarják a kupakokat. Azt gondoltam, a tanulók így majd nem esnek kísértésbe, hogy az ujjukkal fogják be az összerázáskor a kémcsöveket. Ez a megoldás azonban sajnos nem bizonyult jó ötletnek. Egyrészt azért, mert nagyon lassan ment a csöpögtetés, mivel minden csepp hozzáadása után rá kellett csavarni a kupakot a kémcsövekre. Másrészt, ha nem csavarták rá rendesen a kémcsőre a kupakot, akkor rázás közben kifolyhatott a tartalmának egy része. (Ez nem okozott balesetet, mivel nagyon híg ételecetoldatokat használtunk.) Szerencsésebb megoldás azonban két külön főzőpohárba vagy kis műanyag kávéspohárba tenni legközelebb az ecetoldatokat, és hurkapálcikákkal vagy (ha van elég belőlük) üvegbotokkal kevergetni őket. Volt olyan csoport, ahol a tanulók rájöttek arra, hogy hármuk közül az egyiknek célszerű végezni a csöpögtetést, míg a másik kettő tartja és rázza a kezében lévő kémcsövet, valamint számolja a lúgoldat ahhoz a kémcsőhöz adott cseppjeinek számát. A tanulók a füzetükbe rajzolt kis táblázatba írták be a mérési adatokat. Az 1. ábrán látható eredmények születtek (amelyeket a táblára rajzolt összesítő táblázatba vezettem be).

1. ábra: Az egyes csoportok által bediktált mérési adatok A bal szélső oszlopban tüntettem föl a kémcsőállvány (azaz a csoport) számát, az „A” oszlopban a csoport „A” jelű kémcsövéhez adott lúgoldat cseppjeinek számát, a „B” oszlopban pedig a „B” jelű kémcső tartalmához szükséges nátrium-hidroxid-oldat cseppek mennyiségét. A 2. ábra mutatja, hogy az egyes kémcsövekbe előzetesen hány csepp ételecetet tettem.


29


Kémia

A kémcsőállvány Az „A” jelű kémcsőbe tett A „B”jelű kémcsőbe tett sorszáma ecetcseppek száma ecetcseppek száma 1

2

1

2

1

2

3

2

1

4

1

2

5

2

1

6

1

2

2. ábra: Az általam a kémcsövekbe tett ételecet cseppjeinek száma Elemeztük az eredmények különbözőségének okát, és megbeszéltük azt is, hogyan fordulhatott elő, hogy nem minden csapatnak sikerült kiderítenie, melyik kémcsőben volt több ecet. Az 1. és a 2. számú csapat esetében ugyanis fordított eredmény jött ki, mint ami a nálam lévő kontrollon (ld. 2. ábra) föl volt írva. Kiderült, hogy volt, aki nem csöpögtetett, hanem véletlenül bele nyomott egy adag nátriumhidroxid-oldatot a Pasteur-pipettából, és utána csak megsaccolták, hány csepp lehetett az. Előfordult az is, hogy rázás közben kifolyt az oldat (mivel nem volt jól rácsavarva a kémcsőre a kupak), és ezért nem kaptak a tanulók pontos eredményt. A 3. és a 4. csoportnak sikerült meghatároznia a helyes sorrendet, de a cseppek száma nagyon eltérő volt az általam az óra előtt mért eredményektől. Az 5. és 6. csoport által bediktált cseppek száma azonban egészen jól egyezett az általam előzetesen meghatározott értékekkel. Ezek a nagyon eltérő eredmények segítettek abban, hogy megbeszéljük a mérési hibák okait és típusait. Szemléltetésül kivetítettem egy dián a céltáblás analógiát alkalmazó ábrát (ld. 1. melléklet). Mivel évek óta tanulnak angolul, nem fordítottam le a feliratokat, csak értelmeztük a jelentésüket, illetve kiegészítettem, hogy számukra is érthető legyen. Mivel ekkorra már csak nagyon kevés idő maradt az órából, a tanulók még gyorsan leírták a füzetükbe a természettudományos vizsgálatok lépéseit. Házi feladatnak azt adtam föl, hogy írják le, mi történne, ha az emberek elfelejtenék a kémiát, ill. szorgalmi feladatként novellát is írhatnak erről a témáról. Ezt utólag a Facebook-csoportunkra írtam meg a tanulóknak, ahová a mérési hibák típusait szemléltető ábrát is feltöltöttem. Egy megoldás érkezett, ami jól mutatja egy 14 éves lány e témával kapcsolatos gondolatait és elképzeléseit. Összességében megállapítható, hogy a kipróbálás eredményei nagyon sok tanulságot hordoznak. Alaposabb előkészítés és hangsúlyozottan kötelezően elvégzendő házi feladat föladása után, a tanulói kísérletekhez csavaros kupakú kémcsövek helyett (főző) poharakat alkalmazva, minden bizonnyal maradna idő a kísérletek lerajzolására, valamint a tapasztalatok és a magyarázatok rögzítésére, illetve a természettudományos vizsgálatok lépéseinek alaposabb megbeszélésére is.


30


Kémia

1. melléklet: A tanórán használt diák tartalma

A kémia, mint természettudomány Áltudományos átverések Tudományos megállapítások

Az áltudományok jellemzői     

Zavaros fogalmak. Nem pontos, igénytelen fogalmazás. Nem pontos: nem mondja meg, hogy mennyi kell belőle. Tévedések vannak benne. Nem igazolható összefüggések.

Természettudományok   

Megismételhető bárki által. Szigorú logikai gondolatmenettel levonható következtetéseken alapul. Megvitatták (konferenciák, folyóiratok).

A természettudományos problémamegoldás 1. Megfigyelés,

rendszerezés, problémafelvetés. 2. Ismeretgyűjtés, modellezés, feltételezés (hipotézisalkotás). 3. A kísérlet megtervezése. 4. Kivitelezés, a tapasztalatok lejegyzetelése. 5. Magyarázat, a következtetések levonása, megvitatása.


31


Kémia

Mérési hiba Rendszeres hiba Oka

Rossz módszer/eszköz

Hatása

Pontosság↓ (a valós értéktől távol) Jó módszer/eszköz

Csökkenése

Véletlen hiba A legjobb módszer és eszköz esetén is! Precizitás↓ (a valós érték körül szórás) Több mérés


32


Kémia

2. melléklet: A füzetbe írt vázlat


33


G)

Kémia

Óralátogatási napló

A pedagógus neve: X1. Y1. Az óralátogatás helye: X. Műveltségi terület: Ember és természet Tantárgy: kémia Az óra témája: A kémia, mint természettudomány Az osztály: 9. c (jelen volt 18 fő) Az óralátogató neve: X2. Y2. Dátum: Idő

Az óra menete

Megjegyzések

1–12.

A házi feladat ellenőrzése és az áltudományok közös jellemzőinek megbeszélése

Ezt a kémiaórát szervezési problémák miatt csak rövid (az előző napi biológiaórán történt) előkészítés előzte meg, ami az oxigénnel dúsított vízzel kapcsolatos feladatlap közös megoldásából állt. Így a házi feladatot a tanulók minden bizonnyal szorgalmi feladatnak tekintették, ezért nem foglalkoztak vele nagyobb számban. (A tanár hozzáállásából is erre lehetett következtetni.)

Házi feladatként az áltudományokkal kapcsolatos táblázatba foglaltak alapján kellett a tanulóknak áltudományos reklámokat keresniük, és ezek nyomán megfogalmazniuk az áltudományok közös jellemzőit. Arra a kérdésre, hogy ki keresett az interneten ilyen reklámokat, csak egy tanuló jelentkezett. Egy másik tanuló viszont jelezte, hogy korábban olvasott egy hírt a „vízzel hajtott autóról”. A tanár nem büntette a házi feladatok hiányát, hanem a fenti két tanuló tapasztalataira és az előző órán közösen megoldott (az oxigénnel dúsított vízzel foglalkozó) feladatlap tanulságaira építve irányította az áltudományok közös jellemzőinek összefoglalását. A főbb jellemzőket a megbeszélés után kivetítette, és a diákok ezeket lemásolták a füzetbe. Jó megközelítésnek bizonyult a tanár részéről a problémafelvetést személyessé tevő kérdés: „Hogyan tudnám vajon meggyőzni anyukámat, hogy ne vegyen lúgosító vizet?” Ezzel sikerült bevonnia a megbeszélésbe az addig passzívnak tűnő tanulókat is. 12–20.

A természettudományok közös jellemzőinek és a természettudományos problémamegoldás lépéseinek megbeszélése Tanári kérdés: „Hogyan dolgozik és gondolkozik egy tudós, amikor valamilyen problémát old meg?” A tanulók saját elképzeléseiket fogalmazták meg, amelyeket tanári irányítással korrigáltak és súlypontoztak. Ennek az órarészletnek a végén is egy tanár által kivetített összefoglalót másoltak le a füzetbe. A lényeg azonban így is kiderült arról, hogy miért hitelesebbek a természettudósok által közölt adatok, illetve összefüggések. Erre szükség van a természettudományokba vetett bizalom

Ha a feladatlapot a tanulók kémiaórán töltötték volna ki, akkor nyilván a házi feladat elvégzését magukra nézve kötelezőnek tekintik, amelyet a tanár is következetesen ellenőriz. Ebben az esetben a tanulóktól nagyobb önállóság is elvárható lenne az áltudományok közös jellemzőinek megfogalmazása során. Nagyon fontos, hogy a tanulók az óra ezen részének a végén megértették, hogy itt nem valamely elvont, távoli problémáról van szó, hanem olyanról, ami a saját életüket és a családjuk, barátaik, ismerőseik életét is befolyásolja, sőt anyagilag is érinti. A természettudományok áltudományokétól eltérő jellemzőinek megfogalmazását és a természettudományos problémamegoldás lépéseinek megbeszélését a tanár összevonta (ami logikus megoldás). Jó lett volna azonban az áltudományok és a természettudományok jellemzőit egy közös táblázat két oszlopában feltüntetni (hogy minél szembetűnőbb legyen a különbség). Helyes volt, hogy a tanulók életkori sajátosságaiból fakadóan a tanár igyekezett kerülni az idegen szavak használatát, de úgy gondolom, hogy 9. osztályban már be lehet vezetni például a kísérletek kapcsán a „reprodukálhatóság” fogalmát (a helyett a


34


20–28.

megerősítéséhez (amely a természettudományokkal szemben kívánatosnak tartott attitűd fontos eleme).

körülírás helyett, hogy a kísérletek a mások által történő sokszori ismétléskor is azonos eredményre vezetnek).

A természettudományos problémamegoldás lépéseinek alkalmazása egy közös modellkísérlet megtervezésekor

Helyes volt, hogy a demonstrációs kísérletet a tanár a tanári asztal legmagasabb pontján elhelyezett, nagyméretű Erlenmeyer lombikban valósította meg. Így az oldat színét a távolabb ülő diákok is végig jól látták.

A tanár egyfajta lúgosító víz palackjának bemutatásakor a következő problémafelvető kérdést fogalmazta meg: „Hogyan tudnánk megvizsgálni, hogy mi történik, ha a lúgosító vizet elfogyasztjuk?” A tanulók felvetették, hogy indikátorral meg kell nézni, valóban lúgos-e az oldat. Elhangzott az is, hogy ha lúgos, akkor „el fog reagálni” a gyomorsavval. Tanári irányítással átismételték a kísérlet megtervezéséhez és végrehajtásához szükséges (korábban már elsajátított) ismereteket (milyen színű az univerzál indikátoroldat a lúgos, semleges és savas közegben, milyen sav van a gyomorban, mi okozza a savas kémhatást, mi történik, ha sav és bázis reagál egymással). Ezek után a modellkísérlet elvégzését a tanulók tanári demonstrációs kísérlet formájában figyelhették meg. Ennek során 100 cm3 „lúgosító italhoz” a tanár univerzál indikátoroldatot csöpögtetett, majd addig adagolt hozzá 0,1 mol/dm3 koncentrációjú sósavat, amíg az indikátor zöld színt mutatott. A tanár hangsúlyozta, hogy ebben a kísérletben a gyomorsavat a 0,1 mol/dm3 koncentrációjú sósav „modellezi”. Végül tanári irányítással fogalmazták meg azt a következtetést, hogy a lúgosító ital a gyomorsav egy részével „elreagál”. Mivel a gyomorsavra szükség van az emésztéshez, a szervezetnek több gyomorsavat kell termelnie, ami fölöslegesen terheli a szervezetünket. 28–42.

Kémia

A természettudományos problémamegoldás lépéseinek alkalmazása egy csoportos tanulókísérlet megtervezése és végrehajtása során A tanulók 3 fős csoportokban dolgoztak. Azt a feladatot kapták, beszéljék meg egymással, hogyan lehetne eldönteni, hogy a tálcájukon lévő két kémcső közül melyikben van több sav. A tanulók gyorsan felismerték, hogy a tálcájukon lévő 0,1 mol/dm3 koncentrációjú NaOH-oldatot kell hozzácsöpögtetni az univerzális indikátoroldatot tartalmazó savoldatokhoz. Tudták azt is, hogy amelyikhez több NaOH-ot kell adni a semleges (zöld) szín eléréséig, abban van több sav. Ennek kapcsán a tanár emlékeztette őket az előző évben tanári demonstrációs kísérletként már látott sav-bázis titrálásra is, amelyről tudta, hogy az osztályt tanító kémiatanár kollégája elvégezte. A tervet a tanár irányításával frontálisan (osztályszinten) is megbeszélték. A tanár kérte, hogy próbálják meg mindkét kémcső esetében addig

Hasznos lett volna, ha a tanár körülbelül meghatározza, mekkora térfogatú 0,1 mol/dm3 koncentrációjú sósav semlegesítette a 100 cm3 „lúgosító italt”. (Ez az előzetes kipróbálások alapján mindössze néhány cm3.) Aztán ezt össze lehetett volna vetni a gyomorban lévő átlagos gyomorsavmennyiséggel (ami megbízható 1 forrás szerint kb. 20–100 cm3). Így pontosabban bizonyítható, hogy a „lúgosító ital” el se jut a bélrendszerbe, ahol felszívódhatna, és esetleg befolyásolhatná a sejtek pH-ját. (Ez persze a szervezetben lévő, és a pH-t szigorúan szabályozó bonyolult sav-bázis pufferrendszer miatt úgysem történhet meg. A sav-bázis puffer fogalma azonban az ilyen korú diákok számára még nem ismert, tehát erre legfeljebb érintőlegesen lehet utalni.) Az eredményes otthoni tanuláshoz szükség lett volna a kísérlet, a tapasztalat és a rövid magyarázat táblán (és azzal párhuzamosan a füzetben) való rögzítésére is.

A tanulók csoportjai csavaros kupakkal ellátott műanyag kémcsövekben kapták meg a két savoldatot. Mindkét kémcsőben 10 cm3 oldat volt, de az egyik egy csepp, a másik pedig két csepp 10%-os ételecetet tartalmazott. A tanár előre bele csöpögtette az univerzál indikátoroldatot is a kémcsövekbe. A különböző ecetsavtartalom azonban nem okozott szemmel látható különbözőséget a piros szín árnyalataiban. Ha rendelkezésre áll elegendő cseppentős üveg, akkor jobb, ha a kísérlet megtervezése után maguk a diákok cseppentik bele az oldatokba az indikátort is. A csavaros tetejű kémcső sajnos nem bizonyult szerencsés megoldásnak, mivel sok időt vett igénybe minden cseppentés után rácsavarni a kémcsőre a kupakot az összerázás előtt. Ez nem is mindig sikerült tökéletesen, s így egyes kémcsövekből az oldat egy része kifolyt. A folyamatot a tanár

1

http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003883.htm Utolsó letöltés: 2013.10.31.


35


adagolni a híg lúgoldatot, amíg az előző kísérlet után a tanári asztalon maradt oldat zöld színét eléri. Felhívta a tanulók figyelmét arra is, hogy készítsenek a füzetükbe egy kis táblázatot, s abba írják be az „A” és a „B” jelű oldatokhoz adagolt NaOH-oldat cseppjeinek számát. A tanulók csoportokban végezték el a kísérleteket, és változó sikerrel oldották meg a feladatot, amit már a kémcsövekben lévő oldatok színe is mutatott. A csoportok eredményeit a tanár egy táblázatban foglalta össze a táblán. Ezeket a tanár saját nyilvántartásával összevetve kiderült, hogy a hatból négy csoportnak sikerült meghatároznia, melyik kémcsövükben volt több sav. Közülük két csoport kapott a tanár által előzetesen kipróbált kísérlet eredményeihez nagyon hasonló cseppszámokat. A tanulók saját bevallása alapján a hibákat az okozhatta, hogy egyes kémcsövekbe megszámolható cseppek helyett bizonyos esetekben egyszerre túl sok NaOH-oldatot sikerült belenyomniuk, míg máskor nem csavarták rá jól a kémcsövekre a kupakot, így az összerázáskor némi oldat kifolyt. Ezek az események viszont természetes módon vezettek az óra utolsó részében definiált mérési hiba fogalmának és típusainak megbeszéléséhez.

Kémia

azzal gyorsította, hogy azt mondta a tanulóknak, az első 10 csepp NaOH-oldatot egyszerre hozzáadhatják (külön-külön) mindkét savoldatukhoz. A másik hibát az okozta, hogy egyes tanulók nagyon erősen megnyomták a cseppentőt, így cseppek helyett egyszerre túl sok NaOHoldat került a kémcsövekbe. Az olyan tanulókkal, akiknek az ilyen típusú cseppentők használatában nincs gyakorlatuk, célszerű először a NaOH-oldatot tartalmazó edénybe való visszacsepegtetéssel kipróbáltatni ezt a műveletet. Mivel a 9. osztályban ez volt az első tanulókísérlet, szükség volt a vonatkozó munkabiztonsági szabályok gyors felidézésére is. Továbbá középiskolás diákok esetében véleményem szerint már esetleg megengedhető az olyan kifejezések használata is, mint a „referenciaanyag” (a tanári asztalon lévő oldatra értve, amelynek a színe összehasonlítási alapul szolgált a tanulókísérlethez).

Idő hiányában a kísérlet rajzát a tanulók nem készítették el a füzetükbe, hanem a tanár rögtön áttért a mérési hibák okainak és típusainak megbeszélésére. 42–45.

A tanár és a tanulók a mérési eredmények tükrében közösen értelmezték a mérési hibák fajtáit szemléltető ábrát. A tanár megígérte, hogy ezt elektronikus formában elküldi nekik, hogy otthon be tudják rajzolni a füzetbe. A tanulóknak a rendszeres és a véletlen hiba, valamint a precíz és pontos mérés közötti különbséget kellett megérteniük a céltáblás ábrázolás segítségével. Az óra végén a tanár kivetítette a természettudományos problémamegoldás (a kísérletek tervezése és kivitelezése kapcsán) addig gyakorolt lépéseit, majd megígérte, hogy ezt is elküldi a tanulóknak elektronikus formában, hogy be tudják írni a füzetükbe. Ez a rövid órarészlet szolgált egyúttal a tanultak összefoglalásául is. Házi feladatnak a tanulók azt kapták, hogy írják le, mi történne, ha holnapra mindenki elfelejtené a kémiát, ill. szorgalmi feladatként novellát is írhatnak ebben a tárgyban (ld. a mellékelt, beszkennelt házi feladatot).

Az osztály már több év óta tanul angol nyelvet, ezért a tanár nem fordította le a mérési hibák típusait bemutató ábrát, hanem az eredeti angol kifejezéseket értelmezték közösen. A csavaros tetejű kémcsövek helyett célszerűbb kis főzőpoharakat alkalmazni, hozzávaló üvegbotokkal (amelyektől nem borulnak fel). Ha három tanuló végzi egyszerre a kísérletet, akkor időtakarékosság céljából az egyik diák párhuzamosan csöpögtetheti a lúgoldatot a két másik diák által külön-külön főzőpoharakban kevert savoldatokba. Így maradhat idő a tanári és a tanulókísérletek lerajzolására és a természettudományos problémamegoldás lépéseinek füzetben történő rögzítésére is, amely egyben összefoglalásként is szolgálhat.


36

Kiegészítés az Oktatási Hivatal által kidolgozott. Útmutató a pedagógusok minősítési rendszeréhez. felhasználói dokumentáció értelmezéséhez

Recommend Documents